Magnetisches Moment

Magnetisches Moment (auch magnetisches Dipolmoment), völlig analog wie beim elektrischen Dipolmoment lässt sich bei einem magnetostatischen Feld eine Multipol-Entwicklung vornehmen. Dabei ist jedoch, nach den Gleichungen der Magnetostatik, das Monopol-Moment stets Null; anders gesagt, es gibt keine magnetischen Ladungen. Das magnetische Dipolmoment zur Stromdichte j(r) ist gegeben durch M = y ∫ r×j dV. Die Maßeinheit ist Ampere mal Quadratmeter.

Ein reines Dipolfeld entsteht, wenn man Strom durch eine infinitesimale Leiterschleife fließen lässt; die Richtung des magnetischen Moments steht dann senkrecht auf der Fläche, die die Schleife umschließt, und der Betrag des magnetischen Moments ist Strom mal umschlossener Flächeninhalt.

Da das Monopol-Moment Null ist, reicht der Dipol-Anteil am weitesten von allen Multipol-Anteilen; daher kann jeder (kleine) Magnet in erster Näherung als magnetischer Dipol betrachtet werden. Sogar das Erdmagnetfeld lässt sich als magnetisches Dipolfeld beschreiben. Die Bezeichnung Dipol kommt genau von den zwei Polen, die ein gewöhnlicher Permanentmagnet hat. Einige Überlegungen der Quantenfeldtheorie legen nahe, es könnte doch magnetische Monopole geben; das ist jedoch bis heute Spekulation.

Eine rotierende Ladung hat ein magnetisches Moment proportional zu Ladung mal Drehimpuls durch Masse. Ein Elektron hat ein magnetisches Moment, auch wenn der Bahndrehimpuls Null ist, das mit dem Spin zu tun hat. Das berühmte Stern-Gerlach-Experiment misst das magnetische Moment, indem es die Kraft ausnutzt, die eine Schwankung im Magnetfeld auf einen magnetischen Dipol ausübt (siehe magnetisches Feld). Es kann auch zur Spin-Messung gebraucht werden.